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一鳴驚人:中國普通高校教師發明世界一流生物技術


河北科技大學生物科學與工程學院青年教師韓春雨副教授題為“DNA-guided genome editing using the Natronobacteriumgregoryi Argonaute”的重大原創性成果。
河北科技大學生物科學與工程學院青年教師韓春雨副教授。知識分子微博圖片

一所籍籍無名的大學、一個甚至沒有博士點的學院、一間器材落後的實驗室,卻因近期發表在頂級學術期刊《自然生物技術》(Nature Biotechnology)的一篇論文,挑戰了生物界最主流的基因編輯技術CRISPR-Cas9。

河北科技大學副教授韓春雨的團隊發明瞭基因編輯技術 NgAgo-gDNA,通過 DNA 作為介導尋找替換目標,不僅將19個鹼基的 CRISPR-Cas9 理論上的精確度提高1024倍,還擁有更低的錯配容忍度和更高的系統效率。

早期的 DNA 編輯技術主要通過蛋白尋找需要替換的序列,而 CRISPR-Cas9 則通過引導 RNA(即 gRNA)來尋找替換序列。操作相對簡單的 CRISPR-Cas9 技術迅速被廣泛使用,但其基因編輯系統依然較為複雜。然而,由於 CRISPR-Cas9 是生物界最熱門的基因編輯工具,不少研究者傾向於研究如何修正 Cas9,而非開發新的更簡易的基因編輯語言。韓春雨團隊的成果也因此一鳴驚人,在科學和商業上都擁有巨大前景。

這篇重磅論文的署名作者僅有五人,分別是河北科技大學副教授韓春雨、韓春雨的三名學生(其中包括論文第一作者高峰)和浙江大學醫學院基礎醫學系研究員沈嘯。

由於河北科技大學的生物科學方向沒有博士點,參與這項研究的學生均為韓春雨所帶的碩士。事實上,這篇論文的第一作者高峰2年前已經畢業,但那時 NgAgo 的主要成果剛剛出來,為了完成研究,高峰沒有申請博士或找工作,而是留在實驗室繼續工作。除了人力和財力上的困乏,研究團隊的設備也相對簡陋。據韓春雨描述,實驗室的離心機是「飛鴿」牌,「與國內自行車品牌相同,從0加速到1萬2000轉大概需要1分鐘的時間」。

韓春雨萌生相關研究的念頭是由於一篇2014年刊登在《自然》(Nature)雜誌的文獻。這份研究顯示,在65到75攝氏度的操作温度下,TtAgo(Thermus thermophilus Argonaute)能以 DNA 為模板切 DNA。以此為契機,韓春雨的研究團隊產生了在37攝氏度的生理條件下尋找更簡單基因編輯工具的想法。經過2個月的工作,研究團隊順利實驗出結果。

隨後,團隊一邊向《科學》雜誌投稿,一邊完善實驗結果,近半年後這篇論文被拒。也在這時,曾與韓春雨合作論文的浙江大學醫學院基礎醫學系研究員沈嘯加入了這項研究。2015年6月3日,進一步完善後的論文被投往《自然生物技術》;9個月後,文章發表,並引起轟動。

現年42歲的韓春雨,2003年在中國協和醫科大獲得博士學位。由於一項進行中的實驗,韓春雨博士畢業後曾在實驗室繼續工作兩年,2006年才來到河北科技大學任教。據韓春雨的同學、微博網友內含子回憶,「韓春雨博士期間的論文是協和同期博士中最好的之一,但他的際遇可能是最差的之一。當時只要求0.5分的影響因子。當他多用了一兩年執著地做出那篇7分文章的時候,別人早就順利畢業出國了。他在河北科大做副教授,別人已經作為人才被引進回來成為名校教授了。」

1024
NgAgo 結合24個鹼基的 gDNA,比 Cas9 的 gRNA(19個鹼基)長5個鹼基,理論上其精確性將提高1024(4的5次方)倍。

聲音

中國從來不缺聰明的科學家,缺的是能夠持續支持科學研究的環境,尤其是基礎研究方面。值得稱讚的是近年環境有所改觀,但還遠遠不夠。支持科學研究不應有短視功利思維,誰能想到當初麥克斯韋預言的電磁波會對後來產生如此大的影響呢?只要上下一心,重大成果就會持續湧現。

中國網民

我出國前在國內一所非「211」的學校,在一個沒有經費但真正做實驗的實驗室,經費短缺,大師兄拿自己的房貸墊上做實驗。實驗室幾乎每個人都夜裏擠在那個40平的小實驗室裏熬過夜。其中大師兄的水平真的很高,但三本的出身讓他被體制拒絕。許多的科學家,總是在木板最薄弱的地方打孔,但請問這是不是真正的科學精神?靠情懷到底能不能運營實驗室,能不能保障學生們的基本生活需求?

中國網民 Neuro

這是一個生物界的張益唐的故事,跟數學比,生物學需要大量的實驗儀器設備場地試劑和研究人員的支持,所有人都知道這成果出得有多艱難。信息時代帶來的便利在迅速普及科學界,期待互聯網時代和大數據時代給基礎科學帶來大量新鮮血液。

中國網友西叔

張益唐

張益唐是著名美籍華裔數學家、台灣中央研究院院士,因在研究孿生質數猜想上取得重大突破而聞名。1955年,張益唐生於上海,1978年到1985年間,張益唐在北京大學數學系修學士與碩士學位。1985年,張益唐入讀普渡大學,導師為莫宗堅,並在1991年獲得博士學位。然而,由於與導師的意見不一,畢業後張益唐並未獲得推薦信,也未能找到教職。博士畢業後,他曾在朋友開設的賽百味餐廳打工多年。這期間他仍堅持數學研究。1999年,經北大校友介紹,張益唐成為新罕布什爾大學數學系與統計學編制外的助教,後逐步晉升為講師。2013年4月17日,張益唐向《數學年刊》(Annals of Mathematics)投稿證明存在無窮多對素數相差都小於7000萬的論文,同年5月21日,該篇論文被數學年刊接受發表,並引起學界轟動。由於支持八九民運,張益唐20多年不曾履足中國,直到2013年受邀在中國大陸講學。(資料來自維基百科)

來源:微信公眾號:知識分子

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